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功能材料功能材料的研究现状及趋势摘要：本文介绍了功能材料的概念，通过分析几种具有代表性的功能材料（如：生态环境材料、磁性材料、 梯度材料、稀土材料等）的研究现状及发展趋势来说明当前功能材料的研究情况，并对功能材料未来的研究和应用前景进行展望。关键字：概念 生态环境材料 梯度材料 磁性材料 稀土材料 前景正文：功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。因此，功能材料的研究及应用对我国显得越来越重要。1. 功能材料的概念功 能 材 料 的 概 念最 初 是 由 美 国 贝 尔 实 验J.A.Morton 博士于1965 年提出来的；20 世纪70 年代经过日本材料科技界广泛深入的研讨而确立的1。它是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料2。2.功能材料的研究情况2.1.生态环境材料生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域3，它是一种具有与环境相协调的特殊功能材料，是指那类在设计、制造、加工、使用以及废弃时，考虑到资源、环境、生态等因素的材料，应用时具有优良的使用性能和良好的环境协调性，对资源和能源消耗少，对环境污染小和循环再生利用率高，并且对使用者的健康无不良影响的功能材料。图1 环境与材料的关系图4当今世界，由于环境污染威胁着人类的生存，制约着人类的发展。因此，用于环境保护的新材料成为人们关注的热点。当前，生态环境材料的研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，它主要研究方向是：直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；材料的环境协调性评价5。 2001年5月，OECD国家在巴黎召开了“全球环境相互依存大会”确定了21世纪第一个10年环境发展战略6，这个战略对当前面临的最紧迫的环境问题提出了对策及评估对策效果的衡量准则，可以预见，遵循着再生、可替代、可吸收及防治环境的不可逆的准则，21世纪环保功能材料将面临巨大的发展机遇。2.2.梯度材料梯度材料是为了适应新材料在高技术领域的需要，满足在极限温度环境（ 超高温、大温度落差）下不断反复正常工作而开发的一种新型功能材料7。梯度功能材料由于本身具有优异的性能以及它所体现出的新颖的材料设计思想，所以一经提出，立即引起世界各国材料科学工作者的高度重视，并对其展开了深入研究。特别是随着现在航天、航空等事业的高速发展，对其的迫切需求使梯度功能材料变的越来越重要和流行。梯度功能材料，简称FGM，其概念是由日本新野正之与平井敏雄等学者于1986年首先提出的，它是指材料的组成和结构从材料的某一方位一维二维或者三维）向另一方位连续地变化，使材料的性能和功能呈现梯度变化的一种新型的功能性材料8。图2 梯度功能材料概念图9由于梯度功能材料具有组成，结构从一种到另一种连续变化的特点，它可以把两种完全不同的性能，如耐磨性和强韧性融于一体。这种特殊的材料能在两种温差很大或环境截然不同的条件下工作，因此得到了广泛的应用。但是，目前梯度功能材料的研究仍处于基本性研究阶段，尤其是国内具有针对性应用目标的研究还不多，未来的研究工作仍将围绕材料设计、制备和特性评价等为中心展开10。我国应加大梯度材料的研究力度，争取在梯度材料的研究上取得重大突破，为我国的航天事业的进一步发展做出贡献，并将该材料扩展到其它领域，为我国材料科学带来一场新的革命。2.3.磁性材料磁性是物质的基本属性，磁性材料是古老而年轻的功能材料，磁性材料的应用已渗透到国民经济、国防各个领域中。磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质11。磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波 频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料 、薄膜材料等12。磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。磁性材料发展的总趋势将由3d过渡族合金、化合物向3d-（4f，4d，5d, 5f）多元合金13、化合物方向发展；由三维向低维方向发展，纳米磁性材料将成为重要的磁性功能材料。当前，中国磁性材料工业在产量方面已经初具规模，发展速度很快，但与日本等磁性材料工业发达的国家相比，无论是管理水平、制造工艺、产品质量及产品档次都存在一定差距。中低档产品占据了较大的国际市场，但在高档产品上还缺乏竞争力。随着高清晰度电视等消费类电子产品的日益普及，汽车、通信业的发展，对高档磁性材料的需求越来越多14。我国应该抓住这个有利的时机，开发高档磁性材料产品，占领国际市场。2.4.稀土材料以稀土元素为材料的叫做稀土材料15。它主要包括：稀土发光材料、稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土催化剂材料、稀土陶瓷材料、磁致冷材料、光致冷材料、磁光存储材料、稀土超导材料、稀土原子能材料等16。稀土材料，作为一种特殊功能材料，在高科技领域中被广泛应用并发挥着重要的作用。它能够大幅度地提高其它产品的质量和性能，号称现代工业的“维生素” 17，不仅用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、毛纺、皮革和农业等传统产业，而且在荧光、磁性、激光、光纤通讯、贮氢能源、超导等材料领域有着不可缺少的作用，直接影响着光学仪器、电子、航空航天、核工业等新兴高技术产业发展的速度和水平。当前，稀土材料已经成功应用于军事技术上，极大地促进了现代军事技术的发展，成为现代战争取得胜利的决定性因素之一18。稀土材料在现代军事技术中所发挥的特殊作用，广泛引起各国政府和专家的高度关注。如被美国、日本等国家有关部门列为发展高技术产业和军事技术的关键元素。我国应加大对稀土材料的研究力度，使我国稀土材料得到充分发展。3.功能材料的发展前景功能材料由于种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，特别是以功能材料为代表的新材料的发展水平，已成为衡量一个国家综合实力大小的主要标志、判断一个国家科学技术现代化程度与生产力水平高低的重要依据。“谁掌握了新材料，谁就掌握了未来”19。所以，世界各发达国家均把大力研究和开发以功能材料为代表的新材料作为本国21 世纪的重大战略决策和关键技术措施。因此，功能材料的发展与研究有着十分广阔的前景和极为重要的战略意义。进入 21 世纪以来，人们对材料科学与材料产业的关注与重视程度已提高到一个前所未有的高度。目前，以功能材料为其主流的新材料产业，已被公认为是全球最重要、发展最快的高新技术产业之一。我国政府对功能材料的研究开发亦高度重视，曾先后提出了“863 计划”(国家高技术研究发展计划)与“973 计划”(国家重点基础研究发展计划) 20。在“863”计划的支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜,高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，使我国在国际上占有了一席之地。 总之，我国功能材料的研究应面向实际，面向应用；面向企业，面向生产；面向市场，面向世界，面向未来，加速科技成果向现实生产力的转化，着力推进以功能材料为其内核与主流的材料科技成果的产品化、商品化、工程化、产业化与国际化。最后，在此感谢老师这一学期的教诲！参考文献（20条记录）：1 郭卫红，汪济奎. 现代功能材料及其应用M.北京：化学工业出版社，2002.189-1902杨亲民,赵安中.新材料与功能材料的战略地位、研发概况与发展趋势J.功能材料,2004,35(z1)3左开慧,郑治祥,汤文明等.用于环保的功能材料J.合肥工业大学学报(自然科学版),2003,26(1)4李爱民,孙康宁,尹衍升.生态环境材料的发展及其对社会的影响J.硅酸盐通报,2003,22(5)5滕可祖,丁立波.生态环境材料的研究及进展J.现代技术陶瓷,2006,27(1)6李铖.生态环境材料研究现状及发展J.玻璃纤维,2005,(5)7 韩杰才,徐丽.梯度功能材料的研究进展及展望J.固体火箭技术,2004,27(3)8 叶波,李庆余,赵恒勤.梯度功能材料制备方法研究现状与展望J.矿产保护与利用,2004,(4)9 林峰.梯度功能材料的研究与应用J.广东技术师范学院学报,2006,(6)10 李耀天.梯度功能材料研究与应用J.金属功能材料,2000,7(4)11李国栋.2004年2005年磁性功能材料及其应用研究新进展J.稀有金属材料与工程,2006,35(10)12李国栋.2001年2002年磁性功能材料研究和应用新进展J.稀有金属材料与工程,2003,32(9)13李国栋.1997年1998年磁性功能材料研究和应用进展J.稀有金属材料与工程,2000,29(1)14李国栋.2000年2001年磁性功能材料研究和应用新进展J.稀有金属材料与工程,2002,31(6)15黄小卫,庄卫东,李红卫.稀土功能材料研究开发现状和发展趋势J.